CN101778032B - 通过聚合隧道链路实现的互联网接入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及在客户端与服务端之间通过INTERNET(或非信任网络)建立一点到多点的隧道连接，通过链路聚合的方式在服务端将隧道聚合成单一链路，并最终通过该线路实现网络服务的连接方法：在客户端通过多条物理线路连接入INTERNET(或非信任网络)→在客户端的每条线路上都建立到服务端设备组的不同设备的唯一隧道→服务端设备组的不同设备汇接在主核心交换机，以达到对数据流量的分配与控制→通过同时在两端进行链路聚合，从而实现隧道的流量捆绑→传输搭建完成后，客户端设备检查物理线路的连接状态，如发生中断，其数据全部切换到剩余的到服务端的有效隧道上→待物理线路恢复后自动重新和服务端建立隧道→服务端将自动对隧道重新进行聚合并实现对数据流量的分配与控制。本发明可广泛适用于各级运营商与服务商在自有网络无法覆盖的地区提供服务时，搭建完善的业务平台。
Description
技术领域
本发明涉及通信传输领域，尤其涉及一种运营商或服务商在自有物理线路无法覆盖的地区提供服务时，通过聚合隧道链路的方法实现客户的专线接入服务并搭建完善的业务平台的方法。
背景技术
隧道技术(Tunneling)是一种通过使用互联网络的基础设施在网络之间传递数据的方式。使用隧道传递的数据(或负载)可以是不同协议的数据帧或包。隧道协议将其它协议的数据帧或包重新封装然后通过隧道发送。新的帧头提供路由信息，以便通过互联网传递被封装的负载数据。这里所说的隧道类似于点到点的连接。这种方式能够使来自许多信息源的网络业务在同一个基础设施中通过不同的隧道进行传输。隧道技术使用点对点通信协议代替了交换连接，通过路由网络来连接数据地址。
链路聚合是将两个或更多数据信道结合成一个单个的信道，该信道以一个单个的更高带宽的逻辑链路出现。如果聚合的每个链路都遵循不同的物理路径，则聚合链路也提供冗余和容错。通过聚合调制解调器链路或者数字线路，链路聚合可用于改善对公共网络的访问。链路聚合也可用于企业网络，以便在吉比特以太网交换机之间构建多吉比特的主干链路。
除此之外，链路聚合可以实现负载均衡。因为，通过链路聚合连接在一起的两个(或多个)交换机(或其他网络设备)，通过内部控制，也可以合理地将数据分配在被聚合连接的设备上，实现负载分担。
负载均衡(Load Balance)建立在现有网络结构之上，它提供了一种廉价、有效、透明的方法，来扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。负载均衡有两方面的含义：首先，大量的并发访问或数据流量分担到多台节点设备上分别处理，减少用户等待响应的时间；其次，单个重负载的运算分担到多台节点设备上做并行处理，每个节点设备处理结束后，将结果汇总，返回给用户，系统处理能力得到大幅度提高。
虚拟路由器冗余协议(VRRP)是这样一种协议，它允许一个多路访问链路上的几个路由器利用同一个虚拟IP地址。控制虚拟路由器IP地址的VRRP路由器称为主路由器，它负责转发数据包到这些虚拟IP地址。一旦主路由器不可用，这种选择过程就提供了动态的故障转移机制，这就允许虚拟路由器的IP地址可以作为终端主机的默认第一跳路由器。使用VRRP的好处是有更高的默认路径的可用性而无需在每个终端主机上配置动态路由或路由发现协议。VRRP包封装在IP包中发送。VRRP使路由器自动绕过故障而路由，从而确保了网络的不间断运行。使用VRRP，可以通过手动或DHCP设定一个虚拟IP地址作为默认路由器。虚拟IP地址在路由器间共享，其中一个指定为主路由器而其它的则为备份路由器。如果主路由器不可用，这个虚拟IP地址就会映射到一个备份路由器的IP地址(这个备份路由器就成为了主路由器)。VRRP也可用于负载均衡。VRRP是IPv4和IPv6的一部分。
OSPF(Open Shortest Path First开放式最短路径优先)是一个内部网关协议(InteriorGateway Protocol，简称IGP)，用于在单一自治系统(autonomous system，AS)内决策路由。OSPF路由协议是一种典型的链路状态(Link-state)的路由协议，一般用于同一个路由域内。在这里，路由域是指一个自治系统(Autonomous System)，即AS，它是指一组通过统一的路由政策或路由协议互相交换路由信息的网络。在这个AS中，所有的OSPF路由器都维护一个相同的描述这个AS结构的数据库，该数据库中存放的是路由域中相应链路的状态信息，OSPF路由器正是通过这个数据库计算出其OSPF路由表的。作为一种链路状态的路由协议，OSPF将链路状态广播数据包LSA(Link State Advertisement)传送给在某一区域内的所有路由器，这一点与距离矢量路由协议不同。运行距离矢量路由协议的路由器是将部分或全部的路由表传递给与其相邻的路由器。
负载分配算法目前的的方法是将业务流量分解为一些流量子集，在将这些流量子集通过多条路径来加以传输。在一个区域内通过在两个节点之间发起多条流量主干来解决，这样总的业务量将可以分担到各条流量主干上。要实现这一过程，就必须有一种能够对多条平行的流量主干灵活地进行负载分配的技术。目前实现的方法使用多路径自适应算法，算法能够在LSP之间分配流量，得到负载均衡化和拥塞最小化。
多隧道链路聚合传输技术实现两个网络节点间一种基于对多条隧道进行捆绑以实现链路聚合，并最终实现物理线路传输带宽的峰值叠加的情况下对不同的网络服务进行透传的传输技术。
根据现有的技术，在自有网络的测试环境中是很容易实现物理线路链路聚合的，虽然理论上逻辑链路的带宽可以增加大约(n-1)倍(这里n为聚合的线路数)，但在通过不同的互联网线路进行实际连接的过程中只能形成传输带宽数据流量的(n-1)倍(这里n为聚合的线路数)。这造成通过同一运营商提供的线路接入互联网时是可以将带宽聚合成(n-1)倍(这里n为聚合的线路数)的，但要是想用该线路接入其它运营商的网络并获得地址与服务时就无法实现了。
发明内容
本发明的目的就是要提出一种方法，使运营商或服务商在自有物理线路无法覆盖的地区提供服务时，通过聚合隧道链路的方法实现客户的专线级接入服务并搭建完善的业务平台的方法。
本发明的目的可以通过以下措施达到：
通过聚合隧道链路实现的互联网接入方法，的特殊之处在于包括以下步骤：
第一步，客户端通过N条物理线路连接入INTERNET，其中N≥1；
第二步，在客户端的每条线路上都建立到服务端设备组的不同设备的唯一隧道；
第三步，服务端设备组的设备汇接在主核心交换机上进行负载分配，以达到对数据流量的自动分配与控制；
第四步，通过主核心交换机对服务端设备组进行链路聚合，从而实现隧道的流量捆绑，进而实现客户端设备所连接的物理线路链路聚合；
第五步，链路聚合实现后，客户端设备检查各条物理线路的连接状态，如某条线路发生中断，则其上传输的数据全部切换到剩余的到服务端的有效线路上；
第六步，待物理线路恢复后客户端自动重新和服务端在恢复的线路上建立隧道；
第七步，服务端将自动对重新进行聚合的隧道进行数据流量的分配与控制。
本发明的目的还可以通过以下措施达到：
客户端通过多条物理线路连接入INTERNET时线路传输方式可以为多种不同方式；
客户端到服务端的隧道支持各种线路传输方式下所能实现的不同标准隧道同时搭建；
客户端设备应支持多隧道链路聚合传输技术
支持各种对数据流量进行负载分配的主核心交换设备；
服务端设备是可以与N个客户端设备同时实现链路聚合，其中N≥1；
以客户端连接INTERNET的线路响应时间探测为基础，以近期的访问记录为辅，使聚合的隧道以最优化的路径进行数据传输；
客户端重新和服务端在建立隧道后，可自动与其它隧道进行聚合。
附图说明
图1是网络连接示意图
图2是隧道链路自动聚合示意图
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
如图1所示LAN接入客户端设备1并建立连接Internet或非信任网络的物理线路连接；通过该线路与服务端设备组5分别建立隧道2；通过对客户端设备1所连接物理线路的聚合在逻辑上实现对隧道的聚合并形成聚合后的隧道4；原有的链路聚合技术要求物理线路两端的设备都必须进行聚合才能实现传输带宽的叠加，但是在实际应用中由于上端的不同服务商是不可能对经过的每一台设备都进行针对性的链路聚合；但以隧道2通过链路聚合3的形式穿透Internet并到达服务端设备组5时，在Internet的各个节点中将通过对设备的欺骗使该设备认为聚合后的隧道4是以单一的链路方式通过的，当客户端设备1与服务端设备组5连接时可以最终实现传输带宽的叠加。
由于连接主核心交换设备9的物理线路6与各条隧道唯一对应，通过多隧道链路聚合传输的反向原理最终使Internet上的各节点设备默认客户端设备1与服务端设备组5存在逻辑上的物理连接，并最终使服务端设备组5上的链路聚合得以实现；由于客户端设备1与服务端设备组5的链路聚合实现，使得当某一连接的隧道断开后数据流量会自动转入到其它传输设备所对应的隧道2上，同时主核心交换设备9所具备的各种负载分配方式可以直接透过客户端设备1作用在LAN上而不受物理线路及连接方式的制约，最终使各种负载分配方式均可实现成为可能。
当以上网络结构实现并建立连接后，就可以将主核心交换设备9所连接的WAN上的网络业务透传给LAN。并最终在现实使用中实现：运营商或服务商在自有物理线路无法覆盖的地区提供服务时，通过该方法实现为客户提供专线级接入服务并搭建自身完善的业务平台。
如图2所示当处于正常的隧道聚合状态时，客户端设备1与核心交换设备5之间的数据流量可根据需要以各种分配方式分配在隧道1、隧道2、隧道3上；
当隧道1断开时由于进行了链路聚合的客户端设备1与核心交换设备5会默认为线路仍处于连通状态，只是传输带宽出现了变化，流量将通过隧道2和隧道3分别全部转入服务端设备3和服务端设备4；同理当客户端设备1与服务端设备2之间的隧道1重新建立后，客户端设备1与核心交换设备5会默认为线路仍处于连通状态，只是传输带宽出现了变化。这样隧道就直接恢复到聚合状态。
Claims (7)
1.一种实现网络服务的连接方法，其中在客户端与服务端之间通过INTERNET建立一点到多点的隧道连接，通过链路聚合的方式将隧道聚合成单一链路，并最终通过该链路实现网络服务，其特征在于包括以下步骤：
第一步，客户端通过N条物理线路连接入INTERNET，其中N≥1；
第二步，在客户端的每条线路上都建立到服务端设备组的不同设备的唯一隧道；
第三步，服务端设备组的设备汇接在主核心交换机上进行负载分配，以达到对数据流量的自动分配与控制；
第四步，通过主核心交换机对服务端设备组进行链路聚合，从而实现隧道的流量捆绑，进而实现客户端设备所连接的物理线路链路聚合；
第五步，链路聚合实现后，客户端设备检查各条物理线路的连接状态，如某条线路发生中断，则其上传输的数据全部切换到剩余的到服务端的有效线路上；
第六步，待物理线路恢复后客户端自动重新和服务端在恢复的线路上建立隧道；
第七步，服务端将自动对重新进行聚合的隧道进行数据流量的分配与控制。
2.根据权利要求1所述的连接方法，其特征是：其中第一步所述的“客户端通过N条物理线路连接入INTERNET”中的线路，其传输方式可以为多种不同方式。
3.根据权利要求1所述的连接方法，其特征是：其中第二步所述的“在客户端的每条线路上都建立到服务端设备组的不同设备的唯一隧道”的步骤中支持各种线路传输方式下所能实现的不同标准隧道同时搭建。
4.根据权利要求1所述的连接方法，其特征是：其中第三步所述的“服务端设备组的设备汇接在主核心交换机上进行负载分配，以达到对数据流量的自动分配与控制”的步骤中支持各种主核心交换设备对数据流量进行负载分配的方式。
5.根据权利要求1所述的连接方法，其特征是：其中第四步所述的“通过主核心交换机对服务端设备组进行链路聚合，从而实现隧道的流量捆绑，进而实现客户端设备所连接的物理线路链路聚合”的步骤中，主核心交换机可以实现同时对N个服务端设备组进行链路聚合，其中N≥1。
6.根据权利要求1所述的连接方法，其特征是：其中第五步所述的“链路聚合实现后，客户端设备检查各条物理线路的连接状态，如某条线路发生中断，则其上传输的数据全部切换到剩余的到服务端的有效线路上进行传输”的步骤中，以客户端连接INTERNET的线路响应时间探测为基础，以近期的访问记录为辅，使聚合的隧道以最优化的路径进行数据传输。
7.根据权利要求1所述的连接方法，其特征是：其中第六步所述的“待物理线路恢复后，客户端自动重新和服务端在恢复的线路上建立隧道”的步骤中，当隧道建立后，可自动与其它隧道进行聚合。
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